Исследование влияния растительного покрова на загрязнение территории атмосферными осадками

Н.Е. Мухина, Н.Д. Лёвкин
Тульский государственный университет,
г. Тула

В настоящее время одними из наиболее приоритетных загрязнителей окружающей среды являются тяжёлые металлы.

Основные механизмы выведения тяжелых металлов из атмосферы — вымывание с атмосферными осадками и осаждение на подстилающую поверхность. На распространение загрязняющих веществ значительное влияние так же оказывает наличие растительного покрова на инспектируемой территории.

Now one of the most priority pollutants of environment are heavy metals.

The basic mechanisms of deducing of heavy metals from atmosphere - washing away with an atmospheric precipitation and sedimentation on spreading surface. On distribution of polluting substances considerable influence as renders presence of a vegetative cover in inspected territory.

Создание математических моделей распространения тяжелых атмосферных выбросов (средняя плотность которых больше плотности атмосферного воздуха) вблизи поверхности земли актуально в последнее время, особенно для городов с развитой химической и металлургической промышленностью. Причем степень загрязнения таких городов зависит не только от количества выбросов, но и погодных условий. К основным метеорологическим факторам, оказывающим влияние на распределение и перенос поступивших в приземный слой атмосферы вредных веществ, относятся [2]: направление и сила ветра, температурный и радиационный режим, атмосферные явления и осадки.

В настоящее время с целью прогнозирования процессов рассеивания вредных веществ в атмосфере используется методика "ОНД-86" разработанная ГГО им.Воейкова (г.Санкт-Петербург) в 1986 г.

Использование данной модели создает сложности создания единых подходов к данному вопросу в рамках европейских и мировых стандартов. Кроме того "ОНД-86", не позволяет учесть целый ряд специальных процессов, возникающих в процессе рассеивания выбросов вредных веществ в атмосфере, как то "задымление", "истощение", влажное и сухое осаждение, химические преобразования веществ в атмосфере. Достаточно приближенно производится учет регионально зависимых метеорологических и физических характеристик атмосферы.

Использование в качестве базовой модели гауссову модель факела основано на том, что необходимо приведение методологии расчета рассеивания выбросов вредных веществ в атмосфере в соответствие с мировыми стандартами. Повышение качества расчета рассеивания выбросов вредных веществ в атмосфере за счет использования расширенных возможностей модели.

Причины выбора базовой модели:

· Модель рекомендована EPA для использования в целях регулирования загрязнения.

· Данная модель является одной из наиболее адаптивных с точки зрения необходимых входных данных и получаемых результатов к моделям рассеивания, используемым в настоящий момент (ОНД-86).

· Использование данной модели позволит значительно повысить качество расчетов рассевания за счет учета специальных процессов, возникающих в ходе рассеивания, учета застройки и рельефа, а также регионально зависимых метеорологических и физических характеристик атмосферы.

· Модель может использоваться не только для оценки максимально разовых, но и для оценки долгопериодных усредненных концентраций.

· Модель нашла свое примененение не только в США, но и в ряде европейских стран.

Но, как и большинство моделей, данная модель не учитывает влияние такого фактора как растительный покров местности, для которой проводится оценка распространения примесей. Однако, ряд работ доказывает, что влияние растительности значительно. Так имеются сведения, что при моделировании распространения радиоактивных примесей после аварии на Чернобыльской АЭС полученные результаты не являлись точными, так как при моделировании не был учтён именно фактор растительного покрова местности. Так же, в одной из работ [1] наглядно показано, что наличие флоры сильно замедляет распространение выбросов загрязняющих веществ, и в область леса проникает лишь незначительная часть, вследствие чего часть выбросов отражается от границы леса, что приводит к увеличению массы выбросов оседающих на участках, где флора отсутствует.

Экспериментальные исследования так же показали, что растительный покров заметно влияет на распространение загрязняющих веществ. Результаты экспериментов выявили различие в концентрации тяжёлых металлов в пробах, взятых на открытой местности и на лесистой местности не менее, чем в 1,5 раза, а для отдельных металлов (например, свинец) в 7 раз.

Таким образом, можно сделать вывод о том, что в выбранную в качестве базовой модель, нужно внести корректировки в виде введения дополнительного параметра, учитывающего влияние наличия растительного покрова и его типа на исследуемой территории для максимального исключения погрешности в моделировании процессов распространения примесей в окружающей среде.

,

где – C_гаусс – теоретическая приземная концентрация веществ, мг/м³; k – коэффициент учёта влияния растительного покрова; Р_мокр - “мокрый” поток аэрозольной составляющей выбросов с осадками на подстилающую поверхность, г/м².

Список литературы

1.Мухаметшин С.М. Растекание тяжелых атмосферных выбросов при наличии флоры // Электронный научный журнал «ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ» 1088

2. Оке Т.Р. Климаты пограничного слоя / Т.Р. Оке. - Л.: Гидрометеоиздат, 1982. - 360 с.

Назад к списку